计算机操作系统课后答案 参考答案

### 计算机操作系统知识点详解 #### 设计现代操作系统的目标 设计现代操作系统的四大核心目标是方便性、有效性、可扩充性和开放性。方便性确保用户可以轻松地使用计算机资源，有效性关注资源的有效管理和利用，可扩充性允许系统能够适应不断变化的硬件环境和软件需求，开放性则是指系统支持标准的接口和协议，以便于与其他系统进行通信和兼容。 #### 操作系统的作用 操作系统在计算机系统中扮演多重角色： - **用户与硬件的接口**：简化用户与硬件交互的复杂性。 - **资源管理者**：负责分配和管理计算机的硬件和软件资源，如处理器、内存、输入/输出设备等。 - **扩充机器**：通过提供高级服务和抽象，扩展了硬件的功能。 #### 多道批处理系统的发展动力 多道批处理系统的形成和发展主要受到不断提高计算机资源利用率和系统吞吐量需求的驱动。这一系统允许多个作业同时存在于内存中并交替运行，从而极大地提高了系统效率。 #### 脱机I/O与联机I/O 脱机输入输出（Off-Line I/O）和联机输入输出（On-Line I/O）是两种不同的数据传输方式。脱机I/O通过外围机将数据预加载到磁带等高速存储介质，以减少CPU的等待时间和提高I/O速度；而联机I/O则是在主机直接控制下进行的输入输出操作，适用于需要即时响应的场景。 #### 分时系统的发展动力 分时系统的发展主要源于用户对更好交互体验、主机共享和便捷上机的需求。它允许多个用户通过网络终端同时访问主机，实现了资源共享和多任务处理。 #### 实时任务与实时系统的分类 实时任务依据周期性和截止时间要求分为周期性和非周期性、硬实时和软实时任务。实时系统分为实时控制系统，用于实时监控和控制外部事件，以及实时信息处理系统，用于处理实时数据。 #### 多道程序设计的关键问题 实现多道程序设计需解决处理机管理、内存管理、I/O设备管理、文件管理和作业管理等问题，以确保系统能够高效地运行多个程序。 #### 单道与多道批处理系统比较 单道批处理系统具有自动性、顺序性和单道性，但资源利用率较低；多道批处理系统通过引入调度性、无序性和多道性显著提高了资源利用率和系统吞吐量，尽管存在平均周转时间较长且无交互能力的问题。 #### 实现分时系统的关键 实现分时系统的关键在于及时接收和处理用户请求。通过设置多路卡实现数据的同时接收，以及将所有用户作业直接放入内存，保证短时间内每个作业都能运行，以满足即时响应的需求。 #### 引入实时操作系统的原因 实时操作系统被引入以满足实时控制领域和实时信息处理领域对精确性和及时性的需求，确保系统能够在限定时间内完成任务。 #### 操作系统的特征 操作系统的四大特征包括并发、共享、虚拟和异步性，其中并发和共享是最基本的特征。并发允许多个程序同时执行，共享意味着资源可被多个程序共同使用。 #### 内存管理的主要功能 内存管理涉及内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充。内存分配确保每道程序获得所需的内存空间，内存保护防止程序间的冲突，地址映射将逻辑地址转换为物理地址，内存扩充则通过虚拟存储技术增加可用内存容量。 #### 处理机管理的功能 处理机管理包括进程控制、进程同步、进程通信和调度。进程控制负责创建和撤销进程，进程同步协调进程间的执行顺序，进程通信实现进程间的信息交换，调度则决定哪个进程获得CPU使用权。 #### 设备管理的主要功能 设备管理涉及缓冲管理、设备分配、设备处理和虚拟设备。缓冲管理缓解了I/O设备与CPU的速度差异，设备分配和处理确保设备资源的有效利用，虚拟设备则通过共享策略提高了设备的使用效率。